Тип публикации: отчёт о НИР
Год издания: 2020
Ключевые слова: бореальные леса, генетическая адаптация, генетические маркёры, геном, гетерозис, гомеостаз, дендрохронология, дендрофенотипы, засуха, изменение климата, лиственница, секвенирование ДНК, RADseq
Аннотация: В результате исследований в отчетном году было выявлено, что из климатических экстремумов, значимо подавляющих прирост лиственницы в региональном масштабе, были выбраны наиболее интенсивные засухи (1951, 1963-65, 1974-76 и 1999 г.), произошедшие с интервалом более 6 лет, чтобы избежать перекрытия трехлетних периодов до и после засуПоказать полностьюхи, т.е. чтобы уменьшить возможность недооценки прироста до засухи. В течение каждого из периодов 1963-65 и 1974-76 гг. наблюдалось только по одному реперному году в приросте лиственницы Однако в оба периода 1963-65 и 1974-76 гг., как прирост лиственницы, так и количество выпавших осадков оставались ниже среднего в течение всех трех лет; поэтому данные периоды рассматривали как трехлетние засухи.?Сопоставление динамики прироста лиственницы и засушливости климата после засух показывает, что при относительно слабых эпизодах засухи восстановление прироста происходит синхронно с климатической динамикой. Однако повышению длительности неблагоприятных условий (1963-65 и 1974-76 гг.) сопутствует небольшая дивергенция между рядами индексов засухи и прироста на второй-третий год засухи. После сильной засухи 1999 г. прирост за последующие годы практически не восстановился, несмотря на относительно благоприятные условия. Это, скорее всего, было связано с поражением лесных массивов в 2000-2005 гг. непарным шелкопрядом (Lymantria dispar L.), массово размножившимся после засухи.?Для каждой засухи были рассчитаны показатели, характеризующие стабильность роста деревьев при воздействии стресса в масштабе местообитаний: сопротивление (resistance), восстановление (recovery) и устойчивость (resilience). Было обнаружено, что сопротивление и в меньшей степени устойчивость имеют тенденцию увеличиваться вдоль пространственного градиента усиления засушливости климата.?Обратная тенденция наблюдается у восстановления прироста после засухи – чем суше климат, тем меньше восстановление. Временная динамика всех трех показателей не имеет явно выраженного длительного тренда, несмотря на снижение прироста в целом, связанное с возрастными трендами TRW. На всех участках наименьшая устойчивость прироста наблюдается во время засух 1974-76 гг. и 1999 г., в соответствии с их интенсивностью, т.к. в 1999 и 1974 гг. наблюдались наиболее сильные засухи. Зависимость характеристик стабильности прироста от интенсивности засухи более выражена. Сравнение характеристик стабильности прироста с климатическими условиями в течение трехлетних периодов до и после засухи не выявило значимых взаимосвязей (p = 0,22–0,85). Определение связи характеристик стабильности прироста с возрастом деревьев выявило близкие к нулю корреляции для сопротивления и восстановления, устойчивость слегка снижается с возрастом (r = 0,34, p = 0,14). Соответствие пространственного градиента засушливости климата изменению показателей сопротивления и устойчивости прироста лиственницы, по видимости, обусловлено генетической адаптацией и акклиматизацией деревьев к постоянному недостатку увлажнения, что уменьшает чувствительность растения к водному стрессу. Это подтверждается и соответствующим пространственным градиентом стандартного отклонения и чувствительности индексированных хронологий TRW – статистических характеристик динамики прироста, которые ассоциируются с риском гибели деревьев при засухе. Закономерности поведения показателей устойчивости, в целом, соответствуют результатам глобального мета-анализа стабильности прироста деревьев при периодических засухах. Несмотря на то, что радиальный прирост уменьшается с возрастом деревьев, его чувствительность к засухам в большей степени зависит от их интенсивности и длительности.?Получен огромный массив данных после ddRAD-seq секвенирования образцов лиственницы сибирской из пяти исследованных выборок. После фильтрации и картирования последовательностей на референсный геном лиственницы программой было отобрано 361 млн прочтений, в которых выявлено 3 306 217 локусов. Среднее количество нуклеотидов в локусе составило 92,1.?Из 3 млн локусов фильтр по представленности в образцах прошли 24 140 локусов, суммарно содержащие 2238398 позиций, из которых полиморфными оказалось 7 744 позиций (из них 4805 транзиций и 2939 трансверсий). Среднее количество нуклеотидов в локусе составило 92,72.?Cпомощью программы Stacks (populations) были получены основные показатели популяционной статистики, такие как наблюдаемая и ожидаемая гетерозиготность, наблюдаемая и ожидаемая гомозиготность, Fis и Fst статистика, нуклеотидное разнообразие π.?Степень подразделенности популяций, показатель Fst, показал варьирование от 0,0134 между выборками Биджа и Туим до 0,0206 между выборками Боград и Сон. Такие малые значения Fst указывают на то, что выборки слабо дифференцированы и принадлежат генетически схожим популяциям.?Результаты анализа главных компонент (РСА-анализ) показал, что между выборками наблюдается слабая дифференциация и формируется четко два кластера. Выборки Сон и Камызяк сформировали кластер отстоящий от кластера, сформированного выборками Биджа, Боград и Туим.